midas-Gen-平板网架的分析设计.doc

例题 平面网架的分析设计 例题4 平面网架的分析设计例题. 平面网架的分析设计概要此例题将介绍利用midas Gen做平面网架的分析设计过程，以及查看结果的方法。此例题的步骤如下:1. 简介2. 设定操作环境及定义材料和截面3. 建立网架的一个锥体4. 形成平面网架5. 生成柱6. 定义边界条件7. 加荷载8. 输入反应谱分析数据9. 将荷载转换为质量10. 运行分析11. 荷载组合12. 查看振型形状及各振型所对应的周期13. 查看反力、位移及内力14. 一般设计参数15. 钢构件截面验算16. 查看钢构件设计结果简图17. 查询及材料统计 1.简介本例题介绍使用midas Gen进行平面网架结构的分析和设计的方法。基本数据如下： 上弦：P1404.5 下弦: P1023.5 腹杆：P502.5 柱： HW20020412/12 钢材： Q235 柱高： 5m 设防烈度：8（0.20g） 场地：类图 1 平面图 图 2 立面图图3 标准视图2.设定操作环境及定义材料和截面在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面1. 主菜单选择 文件新项目2. 主菜单选择 文件保存: 输入文件名“平板网架”并保存3. 主菜单选择 工具设置单位系: 长度 m, 力 kN注：也可以通过程序右下角随时更改单位 图4 定义单位体系注：也可以通过程序左侧树形菜单“模型材料和截面特性材料”来定义材料。同样，其他操作也可通过左侧树形菜单实现。4主菜单选择 特性材料材料特性值添加：定义Q235钢材 材料号：1 名称：Q235 设计类型：钢材 规范：GB03(S) 数据库：Q235 材料类型：各向同性点击确认按钮图图5 定义材料 5主菜单选择 特性截面截面特性值添加：定义上弦、下弦和腹杆、柱截面尺寸上弦：P1404.5下弦: P1023.5 腹杆：P502.5 柱： HW20020412/12 图6 定义截面注：快捷键可通过主菜单“工具用户自定义自定义键盘”实现。3. 建立网架的一个锥体注：快捷键可通过主菜单“工具用户自定义自定义键盘”实现。 1主菜单选择 节点/单元单元建立单元（快捷键Alt+1）选择桁架单元，材料：Q235，截面：P 1404.5勾选交叉分割点击俯视图和，设置节点捕捉栅格，（dx,dy）为（1,1）。图7 定义点格2在“节点连接”左击，使其变为绿色，在窗口中捕捉坐标(0,0)，(2,0)，(2,2)，(0,2)。节点连接输入1，3和2，4注意交叉分割中勾选“节点”和“单元” 图8 节点输入3 移动对角线的中点形成锥体的顶点：主菜单选择 节点/单元单元移动复制， 选中对角线相交的节点5，z轴向下移动1.5m点击“适用”按钮，锥体就形成了，点击“消隐”（Ctrl+H）可在显示截面 与不显示截面间切换。点击“标准视图”查看模型。注：向下移动-1.5m，负号代表沿Z轴负向。 图9 形成椎体注：拖放功能步骤为：a.选择需要修改截面的单元；b.选中所选单元所需的实际截面；c.按住鼠标左键拖进模型窗口。利用拖放功能可方便对模型的材料、截面等信息的修改，方便模型编辑。4.修改腹杆截面：选择腹杆单元，利用拖放功能将腹杆的截面修改。这样，一个锥体就建立起来了。图10 拖放功能4.形成平面网架 1.在X方向复制锥体全部选择，主菜单选择 节点/单元单元移动复制复制间距（2，0，0）可以直接输入数值，也可以用鼠标直接点取两点来确定距离，复制5次勾选“交叉分割”的“节点”和“单元”单元位置相同的警告 图11 X方向椎体2信息窗口显示“单元位置相同”警告主菜单选择 结构检查结构检查重复单元，程序可以自动检查并删除重复输入的单元。图12 检查重复单元3建立下弦杆件：主菜单选择 节点/单元单元建立单元截面：P1023.5，桁架单元勾选“交叉分割”的“节点”和“单元”，只需输入第一点和最后一点，会自动分割成多根下弦杆。勾选交叉分割“节点”“单元” 图13 建立下弦杆4在Y向复制锥体： 全部选择，主菜单选择 节点/单元单元移动复制，复制间距（0，2，0）可以直接输入数值，也可以用鼠标直接点取两点来确定距离，复制8次，同样删除位置相同的单元。 图14 Y方向复制5.建立Y方向的下弦杆主菜单选择 节点/单元单元建立单元，建立下弦（P1023.5），勾选“交叉分割”的“节点”和“单元”，只需输入第一点和最后一点，会自动分割成多根下弦杆。接着再选择刚新建的单元，主菜单选择 节点/单元单元移动复制，复制y方向的下弦；间距（2，0，0），复制5次，（也可以使用“扩展”功能的“点线单元”，将下弦的节点扩展生成下弦杆）图15 形成网架5生成柱主菜单选择 节点/单元单元扩展：点线单元将要生成柱的节点选中，选择柱的截面HW20020412/12，输入柱的高度-5m，注：此处柱子高度-5，负号代表沿Z轴负向。 图16 生成柱6.定义边界条件主菜单选择 边界边界一般支承:在模型窗口中选择柱底嵌固点，也可以用平面选择将柱底选择 图17 定义边界条件 7.加荷载注：定义荷载工况类型是为了方便按照规范自动生成荷载组合。1.定义静力荷载工况，主菜单选择 荷载静力荷载建立荷载工况静力荷载工况添加 DL：恒荷载 LL：活荷载 WX：风荷载 图18 定义荷载工况 2.添加节点的恒载和活载主菜单选择 荷载静力荷载结构荷载/质量节点荷载，选择上弦节点，选择荷 载工况DL输入FZ荷载值-2kN（注意单位），恒载就加上去了。利用前次选择 ，同样操作，选择荷载工况LL，输入FZ荷载值-4。假如实际工程是空间不规则的，并且输入面荷载时，先建立一个虚面（如厚度采用1mm的板），将荷载按照压力荷载输入就可以了。 图19 节点活载3.添加节点风荷载主菜单选择 荷载静力荷载结构荷载/质量节点荷载，选择y方向上、下弦节点，选择荷载工况WX，输入FX方向荷载值2。图20 风荷载 4.添加面风压a. 主菜单选择 荷载静力荷载横向荷载风压速度压，定义风压参数；图21 定义基本风压 b. 主菜单选择 荷载静力荷载初始荷载/其他加载面，选择上弦所有杆件，添加加载平面；图22 添加加载平面 注：软件自动计算风荷载是根据室外标高为起算点计算与高度相关的风压修正系数，其在主菜单 结构控制数据定义层数据。c. 主菜单选择 荷载静力荷载横向荷载风压面风压 结构建筑控制数据控制数据 方向为“Normal”，内部节点（0,0,-6.5），填写自振周期，体型系数0.5，点击“风荷载形状”，定义室外标高为-6.5m，检查“风荷载形”中的风压宽度与进深，添加上弦X向风压力； 图23 添加面风压图24 建筑主控数据5.添加自重，主菜单选择 荷载静力荷载结构荷载/质量自重，由程序自动计算构件的自重，荷载工况选择DL，在z方向乘以-1的系数（沿z的负方向，即向下） 图25 定义自重8.输入反应谱分析数据1.添加设计反应谱，主菜单选择 荷载地震作用反应谱数据反应谱函数：添加设计反应谱：GB50011-2010 设计地震分组：1地震设防烈度：8（0.20g） 场地类别： 地震影响：多遇地震阻尼比：0.03 图26 生成设计反应谱2.添加反应谱荷载工况，主菜单选择 荷载地震作用反应谱数据反应谱:分析分析控制特征值振型数量（振型数）：6 反应谱分析控制： 振型组合方法：CQC 反映谱荷载工况名称：RX (RY) 地震角度：0( 90) 周期折减系数：0.8 图27 特征值分析数据9.将荷载转换为质量1.主菜单选择 荷载静力荷载结构荷载/质量节点质量将荷载转换为质量质量方向：X，Y，Z 荷载工况：DL ( LL) 组合系数：1.0 ( 0.5)注：软件执行荷载转换质量时，此处转换的恒载不包括自重。 图28 反应谱荷载工况 图29 荷载转换质量2.将自重转换为质量，主菜单选择 结构结构类型，选择“3D”“按集中质量法转换”“转换到X，Y，Z”10.运行分析主菜单选择 分析运行运行分析（快捷键F5）检查有无错误提示信息11.荷载组合注：1. 考虑双向地震勾选双向地震程序会在荷载组合中自动添加。2.用户亦可自定义所需的荷载组合，先在左侧名称一栏输入名称，在右侧选择荷载工况和组合系数。主菜单选择 结果组合荷载组合: 一般组合：用于查看内力变形等，一般组合中有包络组合钢结构设计：用于结构设计部分组合 点击自动生成 设计规范：GB50017-03 图30 定义荷载组合 图31 定义双向地震12.查看振型形状及各振型所对应的周期主菜单选择 结果模态振型周期与振型: 查看各种振型作用下的结构各向位移及自振周期 图32 查看振型及周期13.查看反力、位移及内力1.主菜单选择 结果结果反力反力 最大反力位置标志 图33 柱底反力2.主菜单选择 结果结果变形查看位移: 可以查看任意节点各方向位移 位移等值线: 可以查看任意节点各方向位移注意位移非挠度，挠度应为相对位移查看位移: 查看每个节点位移情况 图34 荷载包络下侧移简图3.主菜单选择 结果结果内力桁架单元内力查看在各种工况组合下桁架单元内力 主菜单选择 结果结果应力桁架单元应力: 查看各种工况组合下桁架单元应力 图35 用等值线查看桁架应力4.以上都是以图形的形式查看，也可以用表格的形式查看。下面看应力的表格主菜单选择 结果表格结果表格桁架单元内力和应力 图36 桁架单元应力表格14.一般设计参数1.主菜单选择 设计通用一般设计参数定义结构控制参数： 设计类型 ：三维由程序自动计算“计算长度系数” ：若勾选则按规范自动计算，否则须由设计者直接输入计算长度系数。 图37定义结构控制参数2.主菜单选择 设计设计钢构件设计设计规范：设计标准：GB5001703结构安全等级：二级 图38 设计标准15.钢构件截面验算1.主菜单选择 设计钢结构设计钢构件验算钢构件验算在选择项勾选某个单元，再勾选连接模型空间，在模型空间可以看到你选择的单元，点选图形结果以图形方式输出，点选详细结果以文本文件输出。 图39 钢构件验算结果注：CHK：按构件显示构件强度校核结果= OK：构件的应力在容许应力范围内= OK*：构件的应力在容许应力范围内，但是超过容许长细比= NG：构件的应力超过容许应力范围= NG*：构件的应力超过容许应力范围，和长细比超过容许长细比可以点击详细结果查看相应的结果2.对于通不过的截面：修改腹杆，勾选腹杆截面选项，点击“修改”，极限验算比：0.31，从搜索截面进行选择适合的腹杆截面，“修改并关闭”修改柱截面，勾选柱截面选项，点击“修改”，极限验算比：0.21，从搜索截面进行选择合适的柱截面，“修改并关闭” 图40 修改腹杆3.替换原来截面，点击“更新”，勾选，腹杆和柱截面，点击，点击“是”进行更新。 图41 更新截面4.点击“重新分析”和“重新验算”对